土木工程测量实验教案

土木工程测量试验教案安阳师范学院建筑工程学院20试验须知试验是配合课堂教学的一个重要教学环节，同时也是培养学生掌握试验的基本技能和进行基本训练的一个主要手段，为了保证试验的顺利进行，必须注意下列事项：1、试验之前，希望同学们要预习试验指导书，了解本次试验的目的，原理和要求：2、严格按操作步骤认真操作，作到人人动手，详细记录，试验报告要求填写清晰，成果准确；3、爱护试验仪器，非本次试验用的仪器或虽是本次试验所用的仪器，但在老师没有讲解之前都不得随便乱动，以免损坏仪器；4、试验中不慎损坏仪器或丢失仪器中的附件，均应主动地告诉老师，按照有关规定处理；5、在实验室内不得抽烟，随便吐痰、乱抛纸屑和打闹；6、试验完毕后，经指导教师检查允许后方可离开实验室。目录实验一DS3光学水准仪的认识和使用…………………1实验二水准测量…………3实验三水准仪的检校与校正……………5实验四DJ6光学经纬仪的认识和使用…………………7实验五测回法测量水平角……………10实验六方向观测法测水平角…………12

实验一、DS3光学水准仪的认识和使用一、试验目的认识水准仪的基本构造，了解其主要部件的名称及作用；练习水准仪的安置、瞄准与读数；练习用水准仪读水准尺的方法及计算两点间高差的办法。二、仪器设备1.微倾式水准仪1台、自动安平水准仪1台、脚架1个、水准尺2根、尺垫2个、记录板1块、测伞1把。2.自备：铅笔、草稿纸。三、试验原理用水准仪提供的一条水平视线进行两点间高差计算。四、操作步骤：1.仪器介绍：指导教师现场通过演示讲解水准仪的构造、安置及使用方法；水准尺的刻划、标注规律及读数方法。2.选择场地架设仪器：从仪器箱中取水准仪时，注意仪器装箱位置，以便用后装箱。3.认识仪器：对照实物正确说出仪器的组成部分，各螺旋的名称及作用。4.粗整平：先用双手按相对(或相反)方向旋转一对脚螺旋，观察圆水准器气泡移动方向与左手拇指运动方向之间运行规律，再用左手旋转第三个脚螺旋，经过反复调整使圆水准器气泡居中。5.瞄准：先将望远镜对准明亮背景，旋转目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；再用望远镜瞄准器照准竖立于测点的水准尺，旋转对光螺旋进行对光；最后旋转微动螺旋，使十字丝的竖丝位于水准尺中线位置上或尺边线上，完成对光，并消除视差。6.精平（自动安平水准仪无此步骤）：旋转微倾螺旋，从符合式气泡观测窗观察气泡的移动，使两端气泡吻合。

7.读数：用十字丝中丝读取米、分米、厘米、估读出毫米位数字，并用铅笔记录。8.计算：读取立于两个或更多测点上的水准尺读数，计算不同点间的高差。9.交换：使用微倾式水准仪及相应水准尺的小组同使用自动安平水准仪及相应水准尺的小组互换仪器及工具，重复以上8步操作。五、注意事项：1.三脚架应支在平坦、坚固的地面上，架设高度应适中，架头应大致水平，架腿制动螺旋应紧固，整个三脚架应稳定。2.安放仪器时应将仪器连接螺旋旋紧，防止仪器脱落。3.各螺旋的旋转应稳、轻、慢，禁止用蛮力，最好使用螺旋运行的中间位置。4.瞄准目标时必须注意消除误差，应习惯先用瞄准器寻找和瞄准。5.立尺时，应站在水准尺后，双手扶尺，以使尺身保持竖直。6.读数时不要忘记精平。7.做到边观测、边记录、边计算。记录应使用铅笔。8.避免水准尺靠在墙上或电杆上，以免摔坏；禁止用水准尺抬物,禁止坐在水准尺及仪器箱上。9.发现异常问题应及时向指导教师汇报，不得自行处理。六、数据记录见土木工程测量实验报告册。

实验二、水准测量一、试验目的练习等外水准测量的施测、记录、计算、闭合差调整及高程计算方法；熟悉闭合水准路线的施测方法。二、仪器设备1.水准仪1台、脚架1个、双面水准尺2根、尺垫2个、木桩4~5个、斧头1把、记录板1块、测伞1把。2.自备：铅笔、计算器。三、试验原理用水准仪提供的一条水平视线进行两点间高差计算，以及用变动仪高法减小测量误差。四、操作步骤1.领取仪器后，根据教师给定的已知高程点，在测区选点。选择4~5个待测高程点，钉木桩并标明点号，形成一条闭合水准路线。2.在距已知高程点（起点）与第一个转点大致等距离处架设水准仪，在起点与第一个待测点上竖立尺。3.仪器整平后便可进行观测，同时记录观测数据。用双仪器高法进行测站检核。4.第一站施测完毕，检核无误后，水准仪搬至第二站，第一个待测点上的水准尺尺底位置不变，尺面转向仪器；另一把水准尺竖立在第二个待测点上，进行观测，依此类推。5.当两点间距离较长或两点间的高差较大时，在两点间可选定一或两个转点作为分段点，进行分段测量。在转点上立尺时，尺子应立在尺垫上的凸起物顶上。6.水准路线施测完毕后，应求出水准路线高差闭合差，以对水准测量路线成果进行检核。7.在高差闭合差满足要求时，对闭合差进行调整，求出数据处理后各待测点高程。五、注意事项1.前、后视距应大致相等。2.读取读数前，应仔细对光以消除视差。3.每次读数时，都应精平(转动微倾螺旋，使符合式气泡吻合)。并注意勿将上、下丝的读数误读成中丝读数。4.观测过程中不得进行粗平。若圆水准器气泡发生偏离，应整平仪器后，重新观测。5.应做到边测量，边记录，边检核，误差超限应立即重测。6.双仪器高法进行测站检核时，两次所测得的高差之差应小于等于6mm。7.尺垫仅在转点上使用，在转点前后两站测量未完成时，不得移动尺垫位置。8.闭合水准路线高差闭合差。六、数据记录与计算见土木工程测量实验报告册。实验三、水准仪的检校与校正由于含水量不同，土体分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态、固体状态。流动状态和可塑状态的分界含水量称为土的液限，可塑状态和半固体状态的分界含水量称为土的塑限。本试验的目的是测定土的液限和塑限，为划分土类，计算天然稠度、塑性指度、液性指数，供工程设计和施工之用。本试验适用于粒径小于0.5mm、有机质含量小于5%的土。试验性质：验证型基本实验。一、液限试验（锥式液限仪测定法）1、试验目的测定土的液限，用于计算粘性土的塑性指数和液性指数，从而为确定粘性土的状态、评价其物理力学性质提供依据。2、仪器设备（1）圆锥式液限仪：重76g（锥体和平衡装置），锥体高25mm，锥角为30°；（2）天平：感量0.01g；（3）铝盒、调土刀、调土碗、玻璃板、凡士林；（4）烘箱、干燥器、吹风机、秒表等。3、试验原理将粘性土调成糊状装入盛土杯中，刮平试样表面，将原锥体轻轻放在试样的中心让其在自重下慢慢下沉，若经历5秒时间，锥体恰好沉入10mm，则此时土样的含水量即为液限。再按含水量的测定方法测得此时土样的含水量即为液限。4、操作步骤（1）制备土样：取烘干或风干的粘性土（过孔径为0.5mm的标准筛后）装入调土碗中，加适量的蒸馏水调成糊状，盖上玻璃板，静置一昼夜待用。（一般由试验室完成）（2）装取土样：将制备好的土样用调土刀调匀，分层装入盛土杯中，用调土刀刮平土样表面使与杯口齐平。（3）放锥：用布擦净圆锥仪表面，在锥体表面涂抹一层凡士林，用手指提住圆锥体手柄，将锥尖对准土样表面中心并恰好与土样表面接触，放开手指，使圆锥在自重下下沉。（4）计时读数：放锥同时按下秒表开始计时，经历5秒时计下锥体上的下沉深度，若此时的下沉深度刚好为10mm，则土样的含水量为液限。（5）调整：若锥体沉入深度大于（或小于）10mm，则说明土样的含水量大于（或小于）液限。应将盛土杯中的土样全部取出置于玻璃板上（或调土碗中）适当风干（或加水拌匀），然后在按第2、3、4步重新进行试验，直到下沉深度刚好为10mm时方为合格。（6）测液限含水量：将测试合格的土样取出一部分，用烘干法测定其含水量即为土的液限。5、注意事项（1）圆锥体上凡士林不能涂抹太多，测试后立即将粘有凡士林的部分土样剜除。（2）向盛土杯中分层装入土样时，不能留有气泡和空隙。（3）土样含水量超过液限时，不能掺入未经湿化的干土，而应让其慢慢风干或用吹风机吹干6、数据记录与计算见土木工程测量实验报告册。实验四、经纬仪的认识和使用一、试验目的了解DJ6光学经纬仪及DT5电子经纬仪的基本构造，以及主要部件的名称与作用。掌握经纬仪的安置方法，学会使用光学及电子经纬仪。二、仪器设备1.DJ6光学经纬仪（或DT02电子经纬仪）1台、记录板1块、测伞1把。2.自备：铅笔、计算器。三、试验原理四、操作步骤（一）光学经纬仪1.仪器讲解：指导教师现场讲解DJ6光学经纬仪的构造，各螺旋的名称、功能及操作方法，仪器的安置及使用方法。2.安置仪器：各小组在给定的测站点上架设仪器（从箱中取经纬仪时，应注意仪器的装箱位置，以便用后装箱）。在测站点上撑开三脚架，高度应适中，架头应大致水平；然后把经纬仪安放到三脚架的架头上。安放仪器时，一手扶住仪器，一手旋转位于架头底部的连接螺旋，使连接螺旋穿入经纬仪基座压板螺孔，并旋紧螺旋。3.认识仪器：对照实物正确说出仪器的组成部分、各螺旋的名称及作用。4.对中：①将仪器中心大致对准地面测站点。②通过旋转光学对中器的目镜调焦螺旋，使分划板对中圈清晰；通过推、拉光学对中器的镜管进行对光，使对中圈和地面测站点标志都清晰显示。③移动脚架或在架头上平移仪器，使地面测站点标志位于对中圈内。④逐一松开三脚架架腿制动螺旋并利用伸缩架腿（架脚点不得移位）使圆水准器气泡居中，大致整平仪器。⑤用脚螺旋使照准部水准管气泡居中，整平仪器。⑥检查对中器中地面测站点是否偏离分划板对中圈。若发生偏离，则松开底座下的连接螺旋，在架头上轻轻平移仪器，使地面测站点回到对中器分划板刻对中圈内。⑦检查照准部水准管气泡是否居中。若气泡发生偏离，需再次整平，即重复前面过程，最后旋紧连接螺旋。（按方法二对中仪器后，可直接进入步骤6）5.整平：转动照准部，使水准管平行于任意一对脚螺旋，同时相对（或相反）旋转这两只脚螺旋（气泡移动的方向与左手大拇指行进方向一致），使水准管气泡居中；然后将照准部绕竖轴转动90?，再转动第三只脚螺旋，使气泡居中。如此反复进行，直到照准部转到任何方向，气泡在水准管内的偏移都不超过刻划线的一格为止。6.瞄准：取下望远镜的镜盖，将望远镜对准天空（或远处明亮背景），转动望远镜的目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰；然后用望远镜上的照门和准星瞄准远处一线状目标（如：远处的避雷针、天线等），旋紧望远镜和照准部的制动螺旋，转动对光螺旋（物镜调焦螺旋），使目标影像清晰；再转动望远镜和照准部的微动螺旋，使目标被十字丝的纵向单丝平分，或被纵向双丝夹在中央。7.读数：瞄准目标后，调节反光镜的位置，使读数显微镜读数窗亮度适当，旋转显微镜的目镜调焦螺旋，使度盘及分微尺的刻划线清晰，读取落在分微尺上的度盘刻划线所示的度数，然后读出分微尺上0刻划线到这条度盘刻划线之间的分数，最后估读至1′的0.1位。8.设置度盘读数：可利用光学经纬仪的水平度盘读数变换手轮，改变水平度盘读数。作法是打开基座上的水平度盘读数变换手轮的护盖，拨动水平度盘读数变换手轮，观察水平度盘读数的变化，使水平度盘读数为一定值，关上护盖。有些仪器配置的是复测扳手，要改变水平度盘读数，首先要旋转照准部，观察水平度盘读数的变化，使水平度盘读数为一定值，按下复测扳手将照准部和水平度盘卡住；再将照准部（带着水平度盘）转到需瞄准的方向上，打开复测扳手，使其复位。9.记录：用2H或3H铅笔将观测的水平方向读数记录在表格中，用不同的方向值计算水平角。（二）电子经纬仪1.仪器讲解：指导教师现场演示讲解DT2电子经纬仪的各部件名称、操作键盘上各键的功能及显示与信号标记。操作键功能见下表。

ET-02型电子经纬仪操作键功能一览表操作键第一功能（角度测量模式：单独按下）第二功能（距离测量模式：+键）电源开关。开机后持续按键超过2s则关机

显示屏和十字丝照明键，按键一次，开灯照明；再按则关10s内不按则自动熄灭记录键，令电子手簿执行记录功能

角度测量模式切换到距离测量模式在特种功能模式中为减量键

竖直角和斜率百分比显示切换键

按该键交替显示斜距（）、平距（）、高差（）。在特种功能模式中为增量键

连按两次水平方向置零

跟踪测距键，按此键每秒跟踪测距一次，精度达±0.01m（只限测距）连按两次水平方向读数被锁定，再按一次被解除测距键，按此键连续精确测距选择水平方向值向右旋转增大或向左旋转增大专项特种功能模式特种功能模式听到3声蜂鸣后，松开键，仪器进入初始设置状态，屏幕显示下面一行8个数位分别表示了初始设置的8项内容（即所连接的测距仪的型号、象限蜂鸣设置、竖盘自动补偿开关、角度最小显示单位、自动关机时间、竖盘零位、角度单位），可按仪器说明书提供的代码对有关项目进行设置。在该功能模式下，按键使闪烁的光标向左移动到要改变的数字位；按键使闪烁的光标向右移动到要改变的数字位；按或键改变数字大小。同时按下2.安置仪器：各小组在给定的测站点上架设仪器。从箱中取经纬仪时，应注意仪器的装箱位置，以便用后装箱。3.认识仪器：对照实物正确说出仪器的组成部分、各螺旋的名称及作用。并注意比较电子经纬仪与光学经纬仪的相同部分与不同部分。4.对中、整平：与光学经纬仪相应步骤完全相同。5.在前述过程完成后，即可按键开机。

6.瞄准：取下望远镜的镜盖，将望远镜对准天空（或远处明亮背景），转动望远镜的目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰；用望远镜上的照门和准星瞄准远处一线状目标（如：远处的避雷针等），旋紧经纬仪照准部和望远镜的制动螺旋，转动物镜调焦螺旋（对光螺旋），使目标影像清晰（注意消除视差）；再转动望远镜和照准部的微动螺旋，使目标被十字丝的纵向单丝平分，或被纵向双丝夹在中央。开机后屏幕显示的水平方向读数“HR

65°41′20″为仪器内存的原始水平方向值，若不需要此值时，可以连续按两次键，使显示的水平方向读数为“HR0°00′00″（有时出现的角值可能与该值略有差异）。7.读数：利用远处较高的建（构）筑物（如水塔、楼房）上的避雷针、天线等作为确定的两个方向目标，分别瞄准后，在显示屏幕上读取水平方向读数、竖直方向读数。8.记录；用2H或3H铅笔将各水平方向的观测读数记录在表格中，利用不同水平方向值进行水平角的计算。小组间光学经纬仪与电子经纬仪可以进行互换，以便对两种仪器进行了解。五、注意事项：1.尽量使用光学对中器进行对中，对中误差应小于3mm。2.测量水平角瞄准目标时，应尽可能瞄准其底部，以减少目标倾斜所引起的误差。3.观测过程中，注意避免碰动光学经纬仪的复测扳手或度盘变换手轮，以免发生读数错误。4.日光下测量时应避免将物镜直接瞄准太阳。5.仪器安放到三脚架上或取下时，要一手先握住仪器，以防仪器摔落。6.电子经纬仪在装、卸电池时，必须先关掉仪器的电源开关（关机）。7.勿用有机溶液擦试镜头、显示窗和键盘等。。六、数据计录与计算见土木工程测量实验报告册。实验五、测回法测量水平角一、试验目的掌握测回法测量水平角的操作方法、记录及计算。二、设备仪器1.DJ6型光学经纬仪（或DT02电子经纬仪）1台、记录板1块、测伞1把、木桩3个、小钉3个、线垂2个、斧头1把、小竹杆6根。2.自备：铅笔、计算器。三、试验原理四、操作步骤（一）光学经纬仪1.在指定的场地内，选择边长大致相等的3个点打桩，在桩顶钉上小钉作为点的标志，分别以A，B，C命名。2.在A，C两点用小竹杆做支撑架，悬挂线垂。使悬挂的垂球尖精确对准A，C两点。3.将B点作为测站点，安置经纬仪进行对中、整平。4.使望远镜位于盘左位置（即观测员用望远镜瞄准目标时，竖盘在望远镜的左边，也称正镜位置），瞄准左边第一个目标A，即瞄准A点垂线，用光学经纬仪的度盘变换手轮将水平度盘读数拨到0°或略大于0°的位置上，读数并做好记录。5.按顺时针方向，转动望远镜瞄准右边第二个目标C，读取水平度盘读数，记录，并在观测记录表格中计算盘左上半测回水平角值（C目标读数-A目标读数）。6.将望远镜盘左位置换为盘右位置（即观测员用望远镜瞄准目标时，竖盘在望远镜的右边，也称倒镜位置），先瞄准右边第二个目标C，读取水平度盘读数，记录。7.按逆时针方向，转动望远镜瞄准左边第一个目标A，读取水平度盘读数，记录，并在观测记录表格中计算出盘右下半测回角值（C目标读数-A目标读数）。8.比较计算的两个上、下半测回角值，若限差≤40″，则满足要求，取平均求出一测回平均水平角值。9.如果需要对一个水平角测量n个测回，则在每测回盘左位置瞄准第一个目标A时，都需要配置度盘。每个测回度盘读数需变化（n为测回数）。10.除需要配置度盘读数外，各测回观测方法与第一测回水平角的观测过程相同。比较各测回所测角值，若限差≤25″，则满足要求，取平均求出各测回平均角值。（二）南方DT02电子经纬仪1.与光学经纬仪1~3步相同。2.开机后，将望远镜上下转动，待屏幕上“0SET”的位置上显示出竖直方向值时，则可进入角度测量状态。3.使显示器显示“HR”，表明设置水平角为右旋增大的测量模式（若显示器上显示“HL”，则表明设置水平角为左旋的测量方式）。盘左位置瞄准左边第一个目标A（即瞄准A点垂线），按键两次，使目标A的水平方向读数为0°00′00″，做好记录。4.顺时针方向转动（右旋）照准部，用望远镜瞄准右边第二个目标C（即瞄准C点垂线），显示器上显示C的水平方向读数，进行记录，并在观测记录表格中计算盘左上半测回水平角值（C目标读数-A目标读数）。5.将望远镜盘左位置换为盘右位置，先瞄准右边第二个目标C（即瞄准C点垂线），读取水平方向读数，记录。6.逆时针方向转动照准部，用望远镜再瞄准左边第一个目标A（即瞄准A点垂线），读取水平方向读数，进行记录并在观测记录表格中计算出盘右下半测回角值（C目标读数-A目标读数）。7.比较盘左、盘右两个半测回角值，若限差≤40″，则满足要求，取平均求出一测回的平均角值。8.第二测回在配置度盘时，可在盘左位置状态下转动照准部，使显示器显示的水平方向读数变化到需配置的角度值上，然后按压两次，进行锁定（此时照准部转动时，显示器显示的水平方向读数不再发生变化）。9.然后瞄准起始目标A（即瞄准A点垂线），再按一次，解除锁定。则按照与第一测回水平角的观测同样的方法完成其他测回水平角的观测。10.比较各测回所测角值，若限差≤25″，则满足要求，在观测记录表格中取平均求出各测回平均角值。五、注意事项1.观测过程中，若发现气泡偏移超过一格时，应重新整平仪器并重新观测该测回。2.光学经纬仪在一测回观测过程中，注意避免碰动复测扳手或度盘变换手轮，以免发生读数错误。3.计算半测回角值时，当第一目标读数a大于第二目标读数b时，则应在第一目标读数a上加上360°。4.上、下半测回角值互差不应超过±40"，超限须重新观测该测回。5.各测回互差不应超过±25"，超限须重新观测。6.仪器迁站时，必须先关机，然后装箱搬运，严禁装在三脚架上迁站。7.当显示器显示电池电量的符号由变为时，表示电量不足，应立即结束操作，更换电池。8.使用中，若发现仪器功能异常，不可擅自拆卸仪器，应及时报告实验指导教师或实验室工作人员。六、数据记录与计算见土木工程测量实验报告册。实验六、方向观测法测水平角一、试验目的练习方向观测法测水平角的操作顺序及记录、计算方法。二、仪器设备1.经纬仪1台、花杆4个、记录板1块、测伞1把。2.自备：铅笔、计算器。三、试验原理四、试验步骤1.用盘左位置瞄准第一个目标A，转动换像手轮，使读数窗内显示水平度盘影像，旋转读数显微镜的目镜调焦螺旋使水平度盘及测微尺的刻划线清晰，再调节水平度盘反光镜使窗口亮度适当，转动水平度盘读数变换轮及测微轮，将水平度盘读数配置到略大于0?的位置上，精确瞄准目标A，读取A目标水平方向值a左，做好记录。2.按顺时针方向，依此瞄准B→C→D→A分别读取读数，即各目标水平方向值b左、c左、d左、a左′），做好记录。3.由A方向盘左两个读数之差a左-a左′（称为上半测回归零差）计算盘左上半测回归零差，如果归零差满足限差≤12″的要求，则求出a左与a左′两个读数的平均值左，记在记录表格中，写在a左的顶部，否则应重新测量。4.倒转望远镜盘左位置换为盘右位置，瞄准第一个目标A读数a右，并记录，按逆时针方向，依此瞄准第四个目标D→第三个目标C→第二个目标B→第一个目标A，分别读取读数，即各目标水平方向值d右、c右、b右、a右′，在记录表格中，由下往上记录。5.由A方向盘右两个读数之差a右-a右′计算下半测回归零差，如果归零差满足限差≤12″的要求，则求出两个读数a右与a右′的平均值右，记在a右′的顶部。6.对于同一目标，需用盘左读数尾数减去